(57)【要約】      （修正有）【課題】１本の切削工具で複数種類のナットねじ溝の溝形状を常に適正に加工する手段を提供する。【解決手段】外周面に螺旋状の軸ねじ溝２を形成したボールねじ軸３と、内周面に軸ねじ溝２に対向するナットねじ溝４を形成したボールナット５とを有し、軸ねじ溝２とナットねじ溝４とを複数のボール６を介して螺合させたボールねじ装置１の複数種類のボールナット５のナットねじ溝４を１本の切削工具１１で加工するボールナット５のナットねじ溝４の加工方法において、切削工具１１の切刃部１６を切削工具１１に一体に形成し、ボールピッチ円直径の異なるナットねじ溝４を加工するときに、切削工具１１の軸芯の取付角をボールナット５の中心線に対して傾けて加工する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状の軸ねじ溝を形成したボールねじ軸と、内周面に前記軸ねじ溝に対向するナットねじ溝を形成したボールナットとを有し、前記軸ねじ溝とナットねじ溝とを複数のボールを介して螺合させたボールねじ装置の複数種類のボールナットのナットねじ溝を１本の切削工具で加工するボールナットのナットねじ溝の加工方法において、
前記切削工具の切刃部を、該切削工具に一体に形成し、ボールピッチ円直径の異なるナットねじ溝を加工するときに、前記切削工具の軸芯の取付角を前記ボールナットの中心線に対して傾けて加工することを特徴とするボールナットのナットねじ溝の加工方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記取付角を、前記ナットねじ溝のボールピッチ円直径に応じて変化させることを特徴とするボールナットのナットねじ溝の加工方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記ボールナットと、前記切削工具とを互いに逆方向に回転させることを特徴とするボールナットのナットねじ溝の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ装置のボールナットのナットねじ溝の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のボールナットのナットねじ溝の加工は、シャンクの先端に取付座を丸軸としたバイトチップを回動可能に嵌合し、これを締付けねじで締付けて固定した切削工具を用い、切削するボールナットのナットねじ溝のリード角に合わせてバイトチップの傾け角度を調整してリードの異なる型番のボールねじ装置のナットねじ溝を１本の切削工具で加工している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−３９３０９号公報（第２頁段落０００７−第３頁段落０００９、第１図、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の技術においては、取付座を丸軸としたバイトチップを締付けねじで締付けてバイトチップの傾け角度を固定しているため、ナットねじ溝の加工の際の切削力の反力により、締付けねじが緩むことがあり、傾け角度が変化してナットねじ溝の溝形状を適正なものにすることができなくなる虞がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、１本の切削工具で複数種類のナットねじ溝の溝形状を常に適正に加工する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するために、外周面に螺旋状の軸ねじ溝を形成したボールねじ軸と、内周面に前記軸ねじ溝に対向するナットねじ溝を形成したボールナットとを有し、前記軸ねじ溝とナットねじ溝とを複数のボールを介して螺合させたボールねじ装置の複数種類のボールナットのナットねじ溝を１本の切削工具で加工するボールナットのナットねじ溝の加工方法において、前記切削工具の切刃部を、該切削工具に一体に形成し、ボールピッチ円直径の異なるナットねじ溝を加工するときに、前記切削工具の軸芯の取付角を前記ボールナットの中心線に対して傾けて加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
これにより、本発明は、切刃部が一体に形成された切削工具でボールピッチ円直径の異なる複数種類のナットねじ溝を加工することが可能になり、切刃部の角度変化を防止して１本の切削工具で複数種類のナットねじ溝の溝加工を常に適正な溝形状に加工することができると共に、多くの種類のボールナットの製造を素早く行うことができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、図面を参照して本発明によるボールねじ装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は実施例のナットねじ溝の加工形態を示す説明図、図２は実施例のボールねじ装置を示す断面図、図３は実施例の切削工具を示す斜視図である。
図２において、１はボールねじ装置であり、外周面に略半円弧状断面形状の軸ねじ溝２が所定のリードＬで螺旋状に形成されたボールねじ軸３と、円筒状部材の内周面に軸ねじ溝２と対向する略半円弧状断面形状のナットねじ溝４が軸ねじ溝２と同じリードＬで形成されたボールナット５とを、連結路としての図示しないリターンチューブによりボールねじ装置１内を循環する鋼球等のボール６を介して螺合させて構成され、ボールねじ軸３またはボールナット５を回転させることによってボール６が循環しながらボールナット５またはボールねじ軸３を軸方向に移動させる機能を有している。
【０００８】
図３において、１１は切削工具であり、工具鋼等の合金鋼で製作された段付円柱部材であって、工作機械の主軸に取付けられる取付部１２、ナットねじ溝４の溝形状を切削する切削部１３および取付部１２と切削部１３との間を接続する切削部１３の外径Ｄｋよりも小径の首部１４等で構成され、切削部１３は切削工具１１に一体に形成されている。
首部１４に一体成形された切削部１３は、切削工具１１の軸芯Ｃｋとの直交方向の先端部、つまり外径Ｄｋの外周部が略円弧状断面とされた円盤状部材を円周方向に等分に分割（本実施例では４つに分割）する複数の切刃部１６と切取った切粉の逃し溝１５とが形成されており、切刃部１６の切削工具１１の回転方向ωｋの前方がナットねじ溝４を切削する切刃として機能する。
【０００９】
このような切削工具１１は、ボールねじ装置１のボール６の一つのボール直径に対してナットねじ溝４のリードＬ毎に製作し、これをボール直径毎に準備する。
そして、ナットねじ溝４を切削加工するときは、使用するボール６のボール直径とリードＬとが一致する１本の切削工具１１を用いてボールピッチ円直径Ｄｐの異なるナットねじ溝４を加工する。
【００１０】
この場合の溝加工は、図１に示すように加工するナットねじ溝４で使用するボール直径とリードＬとが一致する切削工具１１を、図示しない工作機械の主軸に取付部１２を用いて取付け、加工すべきボールピッチ円直径Ｄｐに応じて主軸を傾けて切削工具１１の軸芯Ｃｋをボールナット５の中心線Ｃｗから所定の取付角θで傾け、ボールナット５の回転方向ωｗで回転させ、切削工具１１を回転方向ωｗとは逆方向の回転方向ωｋで回転させ、矢印Ａで示すボールナット５の中心線Ｃｗと平行な送り方向にボールナット５の回転速度に同期させた所定の送り速度で移動させながら切削加工する。このような切削加工は５軸の数値制御の工作機械を用いれば容易に実現することができる。
【００１１】
この場合の切削工具１１とナットねじ溝４との切削状態を図４、図５、図６に示す。
図４、図５および図６は、使用するボール直径φ３．１７５ｍｍ、リードＬ＝５ｍｍのナットねじ溝４を加工するための工具径Ｄｋ＝φ１４ｍｍの一本の切削工具１１を用いて異なるボールピッチ円直径Ｄｐの溝加工を行うときの切削状態を示している。
なお、図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）の符号１６を付して示した楕円は、切削部１３の切刃部１６のナットねじ溝４の内径Ｄ１における断面である。
【００１２】
図４は、内径Ｄ１＝φ１７．５ｍｍ、溝底径Ｄ２＝φ２０ｍｍ、ボールピッチ円直径Ｄｐ＝φ１６．７５ｍｍ、リード角β＝５度２６分のナットねじ溝４の切削状態を示しており、特定のボールピッチ円直径Ｄｐの場合の例である。
この場合に、切削工具１１の取付角θを０度とすればナットねじ溝４の適正な溝形状を加工することができる。
【００１３】
なお、取付角θは、ボールナット５の中心線Ｃｗと切削工具１１の中心線Ｄｋとの角度をいい、正の角度はボールナット５の中心線Ｃｗの直交方向（図４（ａ）において水平方向）に対してリード角βと反対方向の角度を表す。
図５は、内径Ｄ１＝φ１５ｍｍ、溝底径Ｄ２＝φ１７．７ｍｍ、ボールピッチ円直径Ｄｐ＝φ１４．５ｍｍ、リード角β＝６度１６分のナットねじ溝４の切削状態を示しており、比較的ボールピッチ円直径Ｄｐが小さく、リード角βが大きい場合の例である。
【００１４】
この場合に、切削工具１１の取付角θを１．５度とすればナットねじ溝４の適正な溝形状を加工することができる。
図６は、内径Ｄ１＝φ２６．５ｍｍ、溝底径Ｄ２＝φ２９ｍｍ、ボールピッチ円直径Ｄｐ＝φ２５．７５ｍｍ、リード角β＝３度３２分のナットねじ溝４の切削状態を示しており、比較的ボールピッチ円直径Ｄｐが大きく、リード角βが小さい場合の例である。
【００１５】
この場合に、切削工具１１の取付角θを−３．３度とすればナットねじ溝４の適正な溝形状を加工することができる。
図５、図６から判るように、特定のボールピッチ円直径Ｄｐに対応して製作された一本の切削工具１１（特定工具という。）で各種のボールピッチ円直径Ｄｐのナットねじ溝４を加工する場合に、特定のボールピッチ円直径Ｄｐより小さいボールピッチ円直径Ｄｐのときは、リード角βが大きくなり、ボールピッチ円直径Ｄｐと工具径Ｄｋとの比Ｄｐ／Ｄｋ（工具径比Ｘという。）が小さくなって切削部１３の切削幅Ｂが大きくなるので、取付角θをリード角βと同方向（正の方向）に傾け、切削幅Ｂを小さくしてナットねじ溝４の適正な溝形状に加工する。
【００１６】
また、特定のボールピッチ円直径Ｄｐより大きいボールピッチ円直径Ｄｐのときは、リード角βが小さくなり、工具径比Ｘが大きくなって切削部１３の切削幅Ｂが小さくなるので、取付角θをリード角βの反対方向（負の方向）に傾け、切削幅Ｂを大きくしてナットねじ溝４の適正な溝形状に加工する。
図７は、１本の切削工具１１を用いて各種のボールピッチ円直径Ｄｐのナットねじ溝４を加工した場合の適正な取付角θを示したものである。
【００１７】
図７に示す横軸は工具径比Ｘを示し、縦軸は切削工具１１の取付角θを示す。
この場合に用いた特定工具は、図７に符号Ｅを付して示した工具径比Ｘ＝１．２、取付角θ＝０度（このときの特定工具の取付角θを設定取付角θｓという。）の切削工具１１であり、使用するボール直径φ３．１７５ｍｍ、リードＬ＝５ｍｍのナットねじ溝４を加工するための工具径Ｄｋ＝φ１４ｍｍの切削工具１１である。
【００１８】
図７に示すように、工具径比Ｘが特定工具より小さくなる方向では、適正な取付角θは設定取付角θｓ（＝０度）より大きくなるように、つまりリード角βと同方向（正の方向）に傾けると適正な溝形状が得られ、工具径比Ｘが特定工具より大くなる方向では、適正な取付角θは設定取付角θｓより小さくなるように、つまりリード角βの反対方向（負の方向）に傾けると適正な溝形状が得られる。
【００１９】
なお、加工後の溝形状の検査において溝形状が適正でない場合には、取付角θを微調整して適正な溝形状を修正するとよい。この場合に５軸の数値制御の工作機械を用いれば加工中に溝形状を検査して溝形状を修正することも可能になる。
このように、特定工具を工具径比Ｘの中央付近に設定して各種のボールピッチ円直径Ｄｐのナットねじ溝４を加工すれば、工具径比Ｘで２．５程度の範囲のナットねじ溝４を適正な溝形状で加工することが可能になる。
【００２０】
この場合の工具径比Ｘが小さくなる方向の限度（下限）は、工具径Ｄｋがナットねじ溝４の内径Ｄ１より大きくなるときであり、工具径比Ｘが大きくなる方向の限度（上限）は、取付角θが大きくなって切削工具１１の首部１４がナットねじ溝４の内径Ｄ１に接触するときである。
また、図７に破線で示す曲線は、工具径比Ｘに対応する適正な取付角θ（単位：度）を算出する近似式を示す曲線であり、次式で表される。
【００２１】
θ＝ＰＸ２＋ＱＸ＋Ｒ    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ここに、Ｐ、Ｑ、Ｒは式（１）の定数である。
図６の例における各定数は、Ｐ＝５．９２６、Ｑ＝−２３．２０１、Ｒ＝１９．３３４であり、実用的な範囲を考慮すれば、Ｐは２〜６の範囲、Ｑは−１２〜−２４の範囲、Ｒは１２〜２０の範囲に設定される。
【００２２】
このようにして適正な取付角θを算出するようにすれば、５軸の数値制御の工作機械等の自動加工機の場合の取付角の設定を自動的に行うことが可能になる。
以上説明したように、本実施例では、切削工具を使用するボールのボール直径毎およびナットねじ溝のリードＬ毎に設定し、ボールピッチ円直径Ｄｐの異なるナットねじ溝を切削工具の軸芯Ｃｋの取付角θをボールナットの中心線Ｃｗから傾けて加工するようにしたことによって、切刃部が一体に形成された切削工具でボールピッチ円直径Ｄｐの異なる複数種類のナットねじ溝を加工することが可能になり、切刃部の角度変化を防止して１本の切削工具で複数種類のナットねじ溝の溝加工を常に適正な溝形状に加工することができると共に、多くの種類のボールナットの製造を素早く行うことができる。
【００２３】
このことは、近年のボールねじ装置の仕様への要求の多様化に対する素早い対応に特に有効である。
また、取付角θを、ナットねじ溝のボールピッチ円直径Ｄｐに応じて変化させるようにしたことによって、ボールピッチ円直径Ｄｐの異なるナットねじ溝を１本の切削工具で精度よく加工することができる。
【００２４】
更に、ボールナットと切削工具とを互いに逆方向に回転させて切削加工を行うようにしたことによって、ナットねじ溝の切削速度を速めることができ、ボールナットの製造効率の向上を図ることができる。
なお、本実施例においては、リターンチューブを連結路としてボールを循環させるチューブ式の循環方式を用いたボールねじ装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、連結路は上記に限らず、連結路をこま式やエンドキャップ式等とした循環方式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例のナットねじ溝の加工形態を示す説明図
【図２】実施例のボールねじ装置を示す断面図
【図３】実施例の切削工具を示す斜視図
【図４】実施例の特定のボールピッチ円直径のナットねじ溝の切削状態を示す説明図
【図５】実施例の小さいボールピッチ円直径のナットねじ溝の切削状態を示す説明図
【図６】実施例の大きいボールピッチ円直径のナットねじ溝の切削状態を示す説明図
【図７】実施例の工具径比に対する取付角の設定値を示すグラフ
【符号の説明】
【００２６】
１    ボールねじ装置
２    軸ねじ溝
３    ボールねじ軸
４    ナットねじ溝
５    ボールナット
６    ボール
１１  切削工具
１２  取付部
１３  切削部
１４  首部
１５  逃し溝
１６  切刃部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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